基本安全问题

在高温反应堆和 THTR-300 中的特殊缺陷

洛萨·哈恩 - 1986 年 XNUMX 月

对于 HTR 所谓的“固有”安全性

自高温反应堆开发开始以来，有关方面一直试图向公众暗示高温反应堆“本质上”是安全的。这种设计巧妙的广告策略无疑取得了一些成功，因为它导致了前所未有的虚假信息，即使在原子能辩论中也是如此。与核工业几乎没有任何其他主张一样，它基于科学上站不住脚的假设和不正确的结论。

在技术领域，尤其是核技术领域，如果一个系统仅根据物理和化学规律保持在其设计状态，并且在处理事故时不依赖于主动安全装置的功能，则该系统被称为本质安全的。指示人员干预（根据 Alwin Weinberg 的定义）。

众所周知，轻水反应堆不具备这些特性。然而，同样完全清楚的是，实际上迄今为止一直认真追求的所有 HTR 概念本质上都不是安全的，尤其是 THTR-300 不具备这种特性。例如，两个与安全相关的中心要求，即停堆和余热去除（因此最终也是裂变产物的保留）取决于主动安全装置和/或处理，如果严重事故和放射性存量的显着释放应该被阻止。

作为所谓的固有安全性的证明，HTR 工业通常会引用 HTR 与轻水反应堆不同的一些特性，这些特性据说在安全方面具有优势。然而，HTR 的本质安全与此相去甚远，因为除了所谓的有利特性之外，HTR 还具有其他反应堆类型所没有的不利的安全相关特性。 HTR 最常被引用的所谓优点在下面进行了介绍和评论：

Eigenschaft： 功率密度与热容量之比低，即与（与轻水反应堆或增殖堆相比）在冷却故障的情况下温升较慢。
评论：这是不正确的，但仅适用于具有某些冷却故障的事件。在 HTR 特定的进水、空气进入和反应性事故的情况下，此属性的重要性较低。如果需要快速冷却，高热容量是相当不利的。
Eigenschaft： 陶瓷燃料元件和堆芯结构材料耐高温，无堆芯熔化等B. 可以用轻水反应堆。
评论: 说法是对的，但忽略了真正的问题。这主要不是关于核心熔毁的可能性，而是关于是否以及如何释放放射性裂变产物的问题。温度高于 1600^oC 显着比例的裂变产物从燃料颗粒和燃料组件中释放出来。这种影响在更高的温度下会增加，最迟在大约 2500^oC 有大量释放到初级电路中。由于事故，所有大型和大型高温反应堆的堆芯都可以达到发生危险释放的温度，而石墨不会失去其机械一致性。因此，关于 HTR 不可能发生核心熔毁的声明具有误导性，并且与释放机制无关。
Eigenschaft： 负反应性温度系数，即发电量随温度升高而降低。
评论：此特性并非 HTR 所特有，但也存在于轻水反应堆中；没有这个特性，HTR 和轻水反应堆都不会被批准。 HTR 尤其需要负的反应温度系数，因为在意外加热的情况下 - 与轻水反应堆的情况不同 - 保留了减速剂效应。此外，可以说温度系数随着温度的升高而变得越来越小，同时其过程中的不确定性变得越来越大，超过约1200^oC 其值未经实验验证。 HTR 的另一个特殊缺点是快速冷却可能导致反应性事故。
Eigenschaft： 内部，相位稳定，中子物理中性冷却剂氦。
评论：冷却气体中含有杂质会导致燃料组件出现腐蚀现象，这是正确的；因此，必须专门提供气体净化系统，以减少这些杂质等。氦的另外两个特性（相稳定性、中子物理中性）几乎没有相关性。否则，只能使用氦气作为冷却剂。

HTR 概述的明显安全优势当然也必须与其特定的缺点和安全问题进行比较。所提到的一些所谓的积极特性是基于选择石墨作为减速剂和结构材料。石墨的特性也是 HTR 典型和 HTR 特定事故可能性的原因，即进水事故（由蒸汽发生器泄漏引起）后的石墨-水反应和进气事故后的石墨火灾。如果所需的安全功能出现额外故障（例如，进水：蒸汽发生器关闭、余热排出、反应堆关闭），这些事故将无法控制，并可能导致不受控制的释放，从而对系统造成相当大的损坏。反应堆附近。由于这些释放发生的时间早于纯粹的堆芯加热事故之后的其他原因，可以假设由进水和空气进入引起的事故引发了 HTR 的风险主导事故过程。

除了这些类型的事故之外，所谓的反应性事故，即由控制和停堆棒系统故障引发的事故，对高温反应堆事故的风险有很大的影响。

可以肯定的是，HTR 游说团体会将事件调查作为 THTR-300 批准程序的一部分和 KFA（核研究设施）Jülich 的 HTR 安全分析的一部分，以证实他们所提到的事件的说法即使其他安全系统出现故障，也不会在系统附近受到控制或导致相关损坏。应该指出的是，迄今为止关于高温反应堆事故风险的研究是临时的、不完整的、基本上没有经过验证并且在科学上不一致。在达成共识或者甚至缩小异议范围之前，科学技术讨论过程的基本要素和先决条件仍然悬而未决。 B. 批判性和独立性审查、来源的可追溯性和可访问性。

此外，奇怪的是，到目前为止，风险研究仅针对永远不会实现（HTR-1160）或仅存在于纸上的 HTR 概念（HTR-500，模块）进行，但它们是唯一的在德国现有的大型 HTR 系统 THTR-300 中，除了表面的简要研究外，没有进行风险调查。

THTR-300 在安全方面的劣势

根据 THTR-300 的设计特征和构造原则对 THTR-300 的安全相关评估——不管调试期间出现任何负面意外——揭示了许多与安全相关的不利特征。此时不对 THTR-300 的安全相关设计进行全面评估。这里仅举三个设计特点作为例子，它们不仅从关键位置上显得有问题，而且与核规则和规定以及所谓的核技术安全理念相冲突。还考虑到轻水反应堆（核法规的主要依据）和 THTR-300 之间的差异，根据以下示例，THTR-XNUMX 中对反应堆技术基本原理的违反变得明显。

示例1：

这两个停机系统不够独立、不多样化，并且在所有操作状态和故障下都不能满足对它们的要求。因此，与反应堆安全委员会的意见相反，停堆系统不符合核电厂的 BMI 安全标准（标准 5.3.）。长期以来一直有停机概念，在多样性、停机平衡性和可靠性方面明显优于 THTR-300，并且在技术上也是可行的。

示例2：

THTR-300 没有独立的应急冷却系统，如为轻水反应堆规定和实施的那样。在运转的风扇和蒸汽发生器的帮助下去除余热。顺便提一下，拟议的后继反应堆 HTR-500 将配备两个独立的余热去除装置。

示例3：

THTR-300 没有像轻水反应堆那样的安全壳，它由气密安全容器和混凝土外壳组成。 THTR-300 只配备了一个（非密闭的）所谓的反应堆保护建筑（工业大厅概念）

迄今为止已曝光的施工缺陷

除了 THTR-300 设计中的安全缺陷外，在之前的调试阶段还发现了许多设计缺陷和设计错误，其中一些是事故和其他安全问题的原因。

示例1：

鹅卵石比投影中假设的更紧凑。这有很多后果：

当芯棒为了长期关闭而移入卵石时，设计极限处的增加的力作用在棒上。
已经不利的芯棒系统的可靠性进一步恶化。 B. 展示了 23 年 11 月 1985 日的事件（见第 4 章）。
结果是需要通过循环来松开卵石堆，然而，这并没有提供任何补救措施，因为通过将杆移入，卵石堆被反复压缩。
球破损率远高于计算值。而在 1982 年 800 月的“Atomwirtschaft”（atw）中，高温反应堆建造有限公司员工的一篇文章说“在运行的两年中，平均只有一个燃料元件被芯棒压碎”，电厂主管格拉赫现在添加了 19 个粉碎的球。根据其他资料，许多球已经破碎，以致于放置破碎球的两个容器中的一个已满；两个罐一起设计用于适应系统整个使用寿命期间发生的球破损。（《5 年 1987 月 8.000 日的《西法》报》报道：“在试运行开始将近一年半后，XNUMX 个（！）网球大小的燃料元件不得不被移除……”；Horst Blume ）。
4 年 5 月 1986 日发生事故的原因是放射性污染的石墨和燃料粉尘的意外大量积累以及金属磨损。此外，系统中许多点的污染和灰尘积聚也会引起问题。除其他外，它增加了阀门和其他设备故障的可能性。

示例2：

超过一定的功率，球堆就不能再循环了，因为由于冷却气流在取球管上的“分离器”上的流动力过大，不能再取出球。这导致操作限制。

示例3：

蒸汽发生器环中的绝缘材料尺寸不正确以及通风系统设计不当会导致系统部件在某些输出和某些外部温度下温度过高。

示例4：

由于主冷却气流的不正确引导，由于存在所谓的旁路，通过堆芯的冷却吞吐量低于计划。因此，不可能实现满载，操作员可能会通过在反应堆堆芯中进行额外操作来避免这种情况。

示例5：

所谓的反应堆保护建筑不是密闭的，因此无法到处建立旨在减少反应堆大厅可能向环境中释放放射性物质的负压。人们试图通过临时密封措施来控制这一错误。

除了这些设计缺陷和缺陷外，还有许多其他缺陷据说已部分或完全消除，例如。 B. 衬套冷却系统泄漏和装载系统故障。目前无法评估这些错误和其他错误是否真的得到了最终彻底的纠正。

THTR-300中的事故

当然，如果将事件作为个别事件进行评估，事件最终总是不可预见和意外的事件。尽管如此，在评估目前可用的 THTR-300 事故清单时，我们必须追溯确定，许多事故或事故类型可以追溯到施工缺陷，并且几乎不可避免地发生。事件列表包括以下事件：

23.11.1985年：

长期停堆系统的 XNUMX 根芯棒中的 XNUMX 根无法按计划打入卵石群的全部深度。只有使用可操作的短行程驱动才能完全缩回。核心杆系统出现这种部分故障的实际原因在于由于压缩的卵石簇导致杆力增加。运营商的信息政策和解释尝试被证明是不可信的。（例如，芯棒的插入当然也必须保证不添加氨作为“润滑剂”，因为根据许可，氨供给不是安全系统。）

04.05.1986:

这起放射性释放增加的事故的原因可以追溯到石墨和燃料粉尘的积累和磨损增加。在充气系统缓冲区低压侧的阀门由于灰尘污染而没有关闭并且即使使用（非放射性）吹扫气体也无法纠正该错误后，操作员打开了初级侧的阀门以达到净化的目的。大量带有粉尘的受放射性污染的初级冷却气体未经过滤直接通过烟囱通过泄压管道排放到环境中。除了放射学方面，这次事件特别令人担忧的是，外科医生犯了一个明显的错误，并且由于设计和设计（由于缺乏互锁），一个错误完全有可能触发直接释放初级冷却气体，否则，如果发生附加错误（例如，由于进一步的操作错误或初级侧阀门的关闭功能故障）导致冷却剂几乎完全流失到环境中。

除了这两个更准确描述和公开的事件之外，还有许多其他与安全相关的事件：

应急电源故障
测量技术和控制设备中的故障
NK 11 紧急冷却程序已被触发 45 次；这意味着系统整个使用寿命期间的 45 个此类紧急冷却关闭程序将已经使用了多达四分之一。

评定

THTR-300 特有的不利安全特性、特殊的设计特点、迄今为止已知的结构缺陷以及迄今为止调试阶段的结果，都迫切需要不要再次启动 THTR-300。否则，进一步的负面意外、困难和事件在所难免。从安全角度（但也出于经济考虑），要求操作员中止 THTR-300 的危险大规模测试。已经可以得出结论，球床反应器技术已经失败。

（自 1940 年代初以来原子辐射的释放：见 INES - 国际评级范围和全球核事故清单)